微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)啟動(dòng)與電能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究.pdf

1、分布式發(fā)電作為大型發(fā)電機(jī)組必要而有益的補(bǔ)充，受到了世界各國(guó)廣泛關(guān)注。由微型燃?xì)廨啓C(jī)組成的高轉(zhuǎn)速發(fā)電系統(tǒng)，由于其具有啟動(dòng)速度快、機(jī)動(dòng)性能好、運(yùn)行效率高和能量體積比大的特點(diǎn)，在軍事和民用方面已逐漸推廣。同時(shí)，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中，不但可以單機(jī)運(yùn)行，提供緊急、便捷電源，而且還可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)連接，改善電網(wǎng)的供電質(zhì)量和高峰用電緊張的狀況。為了進(jìn)一步提高和完善微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)，本文從整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)理論和技術(shù)上進(jìn)行了較為全面深入的研究

2、。
　　基于航空發(fā)電機(jī)渦輪增壓的微燃發(fā)電技術(shù)不斷成熟，系統(tǒng)所用的高速永磁同步電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高功率密度運(yùn)行，減小體積并降低了制造成本。本文在建立了高速永磁電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，充分考慮PWM驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，推導(dǎo)了整個(gè)啟動(dòng)系統(tǒng)基于開(kāi)關(guān)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，研究高速永磁電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)中電流諧波的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)渦流損耗的影響，提出減少渦流損耗的措施；綜合啟動(dòng)過(guò)程中功率器件的開(kāi)關(guān)損耗和電機(jī)損耗，得到開(kāi)關(guān)頻率選擇的優(yōu)化依據(jù)。
　　提出

3、微型燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)子系統(tǒng)基于霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)的直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方案。在轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制中，解決電機(jī)高速運(yùn)行狀態(tài)下功率角的準(zhǔn)確計(jì)算問(wèn)題；利用霍爾位置傳感器解決了高速永磁同步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)初始位置檢測(cè)和空間矢量合理選擇問(wèn)題，提出相應(yīng)的電機(jī)啟動(dòng)方法；為了更有效提高磁鏈的觀測(cè)精度，研究定子電阻參數(shù)補(bǔ)償有效的方法。結(jié)合升速和暖機(jī)狀態(tài)的電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)效率最優(yōu)啟動(dòng)方案，保證蓄電池有限能量的情況下一次快速啟動(dòng)。

4、>　　PWM并網(wǎng)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的核心。參考網(wǎng)側(cè)的電壓幅值和相位是并網(wǎng)的基本條件，保持幅值和相位關(guān)系涉及到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。為了提高并網(wǎng)變換器的性能和可靠性，在電壓電流雙閉環(huán)方案基礎(chǔ)上，提出省略網(wǎng)側(cè)電壓傳感器的改進(jìn)虛擬磁鏈直接功率控制方案；設(shè)計(jì)針對(duì)微網(wǎng)電壓波動(dòng)的改進(jìn)觀測(cè)器，研究觀測(cè)效果；為提高功率傳輸能力，提出采用基于功率前饋的直接功率控制方案，將發(fā)電機(jī)功率變化導(dǎo)致的母線傳輸功率波動(dòng)引入到直接功率控制當(dāng)中，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的并網(wǎng)控制器，

5、保證能量饋入電網(wǎng)的快速性和穩(wěn)定性。
　　針對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，采用四橋臂變換器實(shí)現(xiàn)不平衡負(fù)載的供電。分析三相四橋臂變換器的電路模型，采用對(duì)稱分量法推導(dǎo)不平衡負(fù)載橋臂輸出電壓表達(dá)式；基于單周控制理論的雙閉環(huán)策略解決瞬時(shí)負(fù)載變化的供電問(wèn)題，設(shè)計(jì)獨(dú)立運(yùn)行電源；研究獨(dú)立運(yùn)行電動(dòng)勢(shì)的重構(gòu)問(wèn)題。
　　最后，對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證兩個(gè)運(yùn)行階段控制策略的準(zhǔn)確性；對(duì)并網(wǎng)變換器